DE1292745B - Transformator oder Drosselspule grosser Leistung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Transforma- an Hand der Zeichnungen beschrieben; in diesen tor oder eine Drosselspule großer Leistung mit einem 2eigt

säulenartigen, nach den Jochen zu erweiterten Sehen- F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen

kel, der wenigstens eine Lageii=· und/oder Scheiben- Transfonnatorschenkel, der mit einer schematisch wicklung trägt. 5 dargestellten Lagenwicklung versehen ist,

Derartige an einem Netz liegende Induktions- F i g. 2 einen senkrechten Schnitt durch einen

gerate können von sehr hohen Kurzschlußströmen Transformatorschenkel, der mit einer schematisch durchflossen und deshalb starken elektrodynamischen dargestellten Scheibenwicklung versehen ist, Kräften ausgesetzt sein. Bei bekannten Spulenaus- Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch einen

führungen erzeugt die Krümmung der Kraftlinien des io Transformatorschenkel, der mit einer schematisch magnetischen Feldes Längskräfte, die die Lagenspu- dargestellten kombinierten Lagen- und Scheibenwicklen zusammenzudrucken oder zusammenzuschieben lung vergehen ist,

und die Scheibenspulen zu deformieren suchen, was F i g. 4 eine Einzelheit der Wicklungskonstruktion

sich nachteilig auswirkt. nach F i g. 3,

Zur Begegnung dieser Nachteile ist ein Transfer- 15 F i g. 5 einen Vertikalschnitt in der Ebene Ϊ-Ι der mator bekannt, bei dem für die Lagenisolation über F i g. 6,

die Wicklung herausstehende Zwischenlagen aus glat- F i g. 6 die Draufsicht auf den Magnetkreis gemäß

tem Papier verwendet sind, die radial nach außen der Erfindung,

umgekrempelt sind. Das Umkrempeln erfolgt dabei Fig. 7 einen senkrechten Schnitt durch einen

in der Weise, daß die Papierbahnen in Richtung der ao Transformatorschenkel, der mit einer schematisch Äquipotentialflächen des elektrischen Feldes weiter- dargestellten Hochspannungswicklung in üblicher laufen. Zweck dieser speziellen Ausbildung der Pa- Anordnung und einer entsprechend den Kraftröhren pierzwischenlagen ist es, die Durchschlagsfestigkeit des Magnetfeldes angeordneten und ebenfalls schemaan den Stirnflächen der Transformatorspulen zu er- tisch dargestellten Niederspannungs-Lagenwicklung höhen. Durch diese Maßnahme wird zwar die elek- as versehen ist. _t

irische Festigkeit des Transformators erhöht, aber die Nach F i g. 1 sind auf einem Transformatorschen-

Festigkeit gegenüber elektrodynamischen Kräften kell eine NiederspännungSwicklung2 und eine nicht wesentlich verbessert. Höchspannungswicklung 3 als Lagenwicklungen auf

Es ist ferner bekannt, den Eisenquerschnitt in Wickelkörpern aufgebracht, die dem Verlauf der einem Hochspannungstransformator in dem von der 30 Kräftröhren des Magnetfeldes formmäßig entwicklung bedeckten Teil des Eisenkernes gegenüber sprechen. Hoch- und Niederspannungswicklung sind dem Querschnitt des nicht von der Wicklung um- durch eine Isolation 4 voneinander getrennt. Die schlossenen Teiles zu verkleinern. Diese Maßnahme Wickelkörper werden von Stützelementen 5 gehalten, hat den Zweck, in den von der Wicklung bedeckten Wegen der Anpassung an die Kraftlinienkrüm-

Kernteilen einen hohen Sättigungsgrad zu erzielen, 35 mung ist die äußere Wicklungslage 30 am wenigstens während dieser außerhalb der von den Spulen be- an die benachbarten Wicklungslagen angenähert, deckten Bereichen geringer sein soll. Durch diese Deshalb wird diese Wicklungslage vorteilhafterweise Maßnahme wird trotz hoher Sättigung im Innern der mit der Hochspannungszuführung verbunden. Wicklung eine verringerte Streuung erhalten. Nach F i g. 2 sind auf einem Transformatorschen-

Ziel der Erfindung ist ein Transformator oder eine 40 kel 1 eine NiederspannungS" und eine Hochspan-Drosselspule der eingangs genannten Gattung, bei nungswicklung in Form von Scheibenspulen 6 aufgedem bzw. bei der im Falle des Auftretens höhet bracht, deren Spulenebenen senkrecht zu den Kraft-Ströme die Kontraktionskräfte kaum mehr in Er- röhren des magnetischen Feldes verlaufen. Dabei scheinung treten. sind die Primär- und die Sekundärwicklung so aus-

Hierzu sieht die Erfindung vor, daß der Schenkel 45 gelegt, daß ihre Feldkonfiguration gleich ist. Bei zur Anpassung an das von der Wicklung in Luft er- Kurzschlüssen sind die Leiter der Scheibenspulen nur zeugte Magnetfeld eine etwa paraboloid'ähriliche Tangentialkräften ausgesetzt. Als Folge davon treten Form aufweist, deren Erzeugende je mit einet Kraft- zwischen den Scheibenspulen keine gegenseitigen Anröhre des durch die Wicklung erzeugten Magnetfeldes ziehungskräfte auf.

zusammenfallen, daß die auf dem Schenkel ängeord- 5*> Die Wicklung kann aus abwechselnd aufeittänderneten Wicklungslagen der Schenkelform angepaßt folgenden, durch eine Isolation voneinander getrennsind und daß bei Verwendung der Scheibenwicklung ten Hochspannungs- und Niederspannungs-Scheibendie Ebenen der einzelnen Scheibenspulen jeweils spulen bestehen. Bevorzugt werden jedoch die Hochsenkrecht zur Schenkeloberfläche verlaufen. Durch spannungs- und Niederspannungsspulen in einer diese Ausbildung werden die mechanischen Bean- SS Scheibenebeüe zusammengewickelt. Dabei sind die spruchungen der Spule bei hohen Strömen erheblich Spulen für die Hochspannung in Serie und diejenigen herabgesetzt, so daß die Gefahr einer Beschädigung für die Niederspannung parallel geschaltet. Auf diese durch elektrodynamische Kräfte nicht mehr besteht. Weise wird der Streüflüß verringert, was sich insbe-Bei einer Ausführungsform der Erfindung, bei der sondere bei sehr großen Stromdichten vorteilhaft aus-Hochspannungsspulen und Niederspannungsspulen in 60 wirkt.

einer Scheibenebene zusammengewickelt sind, sind Nach F i g. 3 ist der sa'ülenärtige Schenkel 1 des

die Spulen für die Hochspannung in Serie und die- Transformators von einer Niederspannungslagenjenigen für die Niederspannung parallel geschaltet. wicklung 2 und einer Hochspannungswicklung 3 um-Bei gemeinsamer Verwendung von Lagen- und geben, welche Scheiben- und Lagenspulen aufweist. Scheibenwicklungen dient bevorzugt wenigstens ein 65 Selbstverständlich könnte auch eine aus Scheiben-Teil der Scheibenspulen für die Lagenwicklung als und Lagenspulen bestehende Niederspannungswick-Auflage. lung verwendet werden. Zwischen der Hoch- und

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise Niederspannungswicklung ist eine Isolation 4 vorge-

sehen, welche beispielsweise aus mehreren zusammengefügten Isolierwickeln von geeigneter Form bestehen kann.

Die Niederspannungswicklung wird von Stützelementen 5 getragen, welche die Resultierende der auftretenden Kräfte auf das nicht dargestellte äußere Gehäuse übertragen.

Bei der in F i g. 4 gezeigten gemeinsamen Verwendung von Lagen- und Scheibenwicklungen dienen die Scheibenspulen 6 für die Lagenwicklung 7 als Auflage.

Nach F i g. 4 ist eine beispielsweise aus Flachdrähten bestehende Lagenspule 7 auf einen Wickelkörper 8 gewickelt und wird von einem stabilen Stützelement 10 getragen. Das Ende der Lagenspule ist mittels eines Keils 9 verschlossen. Die Scheibenspule 6, welche in diesem Beispiel ebenfalls aus Flachdrähten besteht, ist zwischen zwei stabilen Stützelementen 11 und 12 angeordnet. Diese Elemente übertragen die von der Lagenspule 7 und der Scheibenspule 6 auf sie ausgeübten Kräfte auf das Gehäuse, in diesem Beispiel auf eine Säule 17. Die Scheibenspule wird durch Keile 15 abgeschlossen und liegt gehäuseseitig auf einer Stütze 16 auf. Zur Erzielung eines zusätzlichen Kraftübertragungsweges von der Lagenspule auf den Stützaufbau können zusätzliche Stützteile wie 14 vorgesehen werden. Bei dieser Ausgestaltung kann die Resultierende der in den Scheibenspulen auftretenden Kräfte besonders gut auf den äußeren Aufbau übertragen werden.

Eine Möglichkeit für die Herstellung der benötigten Form des Magnetkreises ist in den F i g. 5 und 6 angegeben.

Der darin dargestellte säulenartige, nach den Jochen zu erweiterte Mittelschenkel des magnetischen Kreises besteht aus einem zylinderförmigen Hauptkern 18, an dem Radialblechpakete 19 angebracht sind.

Je nach der gewünschten Genauigkeit der Anpassung der Schenkelform an die Form einer Kraftröhre des Magnetfeldes kann die Anzahl der Blechpakete durch entsprechende Verkleinerung der jeweiligen Höhe der Pakete entsprechend vergrößert werden.

Die Enden des säulenartigen Schenkels 18 sind zur Ausbildung eines magnetischen Kreises mit zwei C-förmigen Teilen 20 verbunden, die einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Diese Teile 20 sind so ausgebildet, daß einerseits eine Sättigung vermieden, und andererseits an den Verbindungsbereichen mit dem Mittelschenkel das größte der Blechpakete 19 überdeckt sind, um magnetische Verluste zu vermeiden und den Verlauf der Kraftlinien des Feldes nicht zu verändern.

Die oberen und unteren Enden 21 des Schenkels 18 sind mit den Teilen 20 ineinandergreifend verbunden (F i g. 6). Die C-förmigen Teile können aus geschichteten Blechen bestehen.

Es können auch mehrere regelmäßig um einen Hauptschenkel angeordnete C-förmige Teile vorgesehen werden. Zum Beispiel kann der magnetische Rückschluß über drei um 120° versetzte oder vier um 90° versetzte C-förmige Teile erfolgen.

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 7 zeigt einen Transformatorschenkel 1, der mit einer Hochspannungswicklung 3 versehen ist. Diese Wicklung kann in üblicher Weise als Lagen- oder Scheibenwicklung ausgeführt sein. Die Niederspannungswicklung 2 ist dagegen entsprechend der Form einer Kraftröhre des Magnetfeldes angeordnet.

Zwischen den beiden Wicklungen ist eine Isolation 4 vorgesehen. Auf Grund der Krümmung der Niederspannungswicklung weist die Isolation 4 an der Stelle 23 die größte Stärke auf. Es ist daher vorteilhaft, die Hochspannungswicklung in zwei Wicklungen und 25 zu teilen, welche parallelgeschaltet über Klemme 26 mit der Hochspannung verbunden sind, während die Klemmen 27 und 28 an Erde liegen. Die Spannungen in den Wicklungsteilen nehmen entsprechend der Verringerung der Stärke der Isolation 4 von der Klemme 26 in Richtung der Klemmen und 28 ab.

Die Wicklungen 24 und 25 sind dabei in entgegengesetztem Sinne gewickelt, so daß sich die Flüsse ergänzen.

Der Rückschluß des magnetischen Kreises kann in gleicher Weise wie bei den vorhergehenden Beispielen ausgebildet sein.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Transformator oder Drosselspule großer Leistung mit einem säulenartigen, nach den Jochen zu erweiterten Schenkel, der wenigstens eine Lagen- und/oder Scheibenwicklung trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkel (1) zur Anpassung an das von der Wicklung (2, 3) in Luft erzeugte Magnetfeld eine etwa paraboloidähnliche Form aufweist, deren Erzeugende je mit einer Kraftröhre des durch die Wicklung erzeugten Magnetfeldes zusammenfallen, daß die auf dem Schenkel (1) angeordneten Wicklungslagen (2) der Schenkelform angepaßt sind, und daß bei Verwendung der Scheibenwicklung die Ebenen der einzelnen Scheibenspulen (6) jeweils senkrecht zur Schenkeloberfläche verlaufen (Fig. Ibis 3).

2. Transformator oder Drosselspule nach Anspruch 1 mit Scheibenwicklung, bei welcher die Hochspannungs- und Niederspannungsspulen in einer Scheibenebene zusammengewickelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen für die Hochspannung in Serie und diejenigen für die Niederspannung parallelgeschaltet sind.

3. Transformator oder Drosselspule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei gemeinsamer Verwendung von Lagen- und Scheibenwicklungen wenigstens ein Teil der Scheibenspulen (6) für die Lagenwicklung (7) als Auflage dient (F i g. 4).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen